TBM下穿浅覆盖层断层破碎带半洞施工方法与流程

本发明属于隧洞，具体涉及一种tbm下穿浅覆盖层断层破碎带半洞施工方法。

背景技术：

1、tbm又称全断面岩石掘进机，是一种集掘进、出碴、导向、支护和通风防尘等多功能为一体的大型高效隧道施工机械。近年来tbm在水利水电工程、轨道交通等行业得到了广泛应用，但由于其特殊的机体结构和掘进方式，使其对断层破碎带等不良地质条件适应性较差。

2、目前对于tbm施工隧洞中一般的断层破碎带洞段，主要采用先掘进，再针对掘进中出现的问题进行相应处理；对于较为严重断层破碎带洞段，当tbm已无法进行掘进时，利用tbm所配备的超前地质钻机和注浆设备进行一定范围内的超前加固，然后继续掘进，并对掘进中出现的问题进行相应处理。例如专利cn107355226a公开了一种tbm施工隧洞断层破碎带洞段处理结构，其是通过在断层破碎带内开挖与隧洞同轴的导洞，并在导洞内进行注浆对导洞围岩进行加固处理，使得后续tbm掘进中整个隧洞较为稳定，减小围岩垮塌、变形的风险，同时左右洞壁满足支撑条件，避免刀盘、护盾被卡、设备损坏、不能正常掘进等问题。但此方法不适用于断层破碎带位于隧洞上部的情况，如在断层破碎带条件下，tbm掘进掌子面及盾体上方持续垮塌，出现超量出渣，导致隧道施工过程中存在tbm频繁卡机、隧道突涌冒顶、坍塌的风险。

3、为了隧道掘进顺利进行，需要开发更多的tbm掘进施工方法，以实现tbm不良地质段超前预加固及避免tbm卡机，进而能够节省工期及成本，并消除安全隐患。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种tbm下穿浅覆盖层断层破碎带半洞施工方法，以解决tbm遇见不良地质卡机的难题。

2、本发明是由以下技术方案实现：

3、tbm下穿浅覆盖层断层破碎带半洞施工方法，包括如下步骤：

4、s1：根据断层破碎位置和隧道轴线确定加固竖井位置，并进行竖井支护结构施工；

5、s2：在竖井内凿除进出洞口，采用钻爆法半洞施工断层破碎带隧洞上半段；

6、s3：tbm掘进至竖井位置，步进至二次始发洞口；

7、s4：tbm半洞掘进断层破碎带段隧洞下半段。

8、与现有技术相比，本发明是在地质条件明确的前提下，对tbm下穿浅覆盖层断层破碎带提前开挖竖井、同时对浅覆盖层的断层破碎带采用钻爆法处理，不占用直线工期，待tbm掘进该掌子面时直接半洞掘进，无需被动等待采用迂回导坑法挖导洞处理tbm掌子面前方的断层破碎带，防止隧洞坍塌，能大幅节约工期，能显著降低卡机风险，提高安全性，节约工期。

9、进一步地，步骤s1的竖井支护结构施工包括如下步骤：

10、s11：开挖基坑，采用逆作法施工内衬墙和内支撑；

11、s12：在竖井底部施工碎石垫层、砼垫层及砼底板。

12、进一步地，步骤s2中，完成洞口加固后进行洞口凿除。

13、进一步地，步骤s2中，完成竖井进出洞口加固后，进行tbm二次始发超前支护。竖井具有tbm中间到达接收和二次始发的功能，在洞口加固完成后，需要进行tbm二次始发超前支护，二次始发要求洞口底部有轨道，后靠墙或反力架能提供足够的反力。

14、进一步地，洞口加固具体步骤为：平整洞口平面范围场地，制备水泥浆液，采用钻机对土层进行钻孔并喷浆至设计桩顶高程，完成洞口加固桩施工。

15、进一步地，二次始发超前支护方式为管棚或小导管。

16、进一步地，步骤s4中，tbm半洞掘进断层破碎带段隧洞下半段前，在二次始发洞口底部安装轨道。

17、本发明还具有如下有益效果：

18、1、相比于传统的钻爆和tbm组合施工，本方法处理断层破碎带的位置不仅仅局限在进、出洞口，在tbm掘进过程中垭口处也同样适用，对地形地质条件适应性强。

19、2、相对于全断面tbm掘进上软下硬地层，本法通过先挖除隧洞上部浅覆盖层的断层破碎带后，再进tbm半洞掘进，可以解决tbm遇见不良地质卡机的难题，显著降低卡机风险，大幅提高安全度。

技术特征：

1.tbm下穿浅覆盖层断层破碎带的半洞施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的tbm下穿浅覆盖层断层破碎带的半洞施工方法，其特征在于，步骤s1的竖井支护结构施工包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的tbm下穿浅覆盖层断层破碎带的半洞施工方法，其特征在于，步骤s2中，完成洞口加固后进行洞口凿除。

4.根据权利要求3所述的tbm下穿浅覆盖层断层破碎带的半洞施工方法，其特征在于，步骤s2中，完成竖井进出洞口加固后，进行tbm二次始发超前支护。

5.根据权利要求3所述的tbm下穿浅覆盖层断层破碎带的半洞施工方法，其特征在于，洞口加固具体步骤为：平整洞口平面范围场地，制备水泥浆液，采用钻机对土层进行钻孔并喷浆至设计桩顶高程，完成洞口加固桩施工。

6.根据权利要求4所述的tbm下穿浅覆盖层断层破碎带的半洞施工方法，其特征在于，二次始发超前支护方式为管棚或小导管。

7.根据权利要求1所述的tbm下穿浅覆盖层断层破碎带的半洞施工方法，其特征在于，步骤s4中，tbm半洞掘进断层破碎带段隧洞下半段前，在二次始发洞口底部安装轨道。

技术总结
本发明公开了一种TBM下穿浅覆盖层断层破碎带的半洞施工方法，属于隧洞技术领域，该施工方法包括如下步骤：S1：根据断层破碎位置和隧道轴线确定加固竖井位置，并进行竖井支护结构施工、基坑开挖、内衬墙施工；S2：在竖井内凿除进出洞口，采用钻爆法半洞施工断层破碎带隧洞上半段；S3：TBM掘进至竖井位置，步进至二次始发洞口；S4：TBM半洞掘进断层破碎带段隧洞下半段。本发明通过提前施工的加固竖井，用钻爆法处理位于浅覆盖层断层破碎带，待TBM掘进该掌子面时直接半洞掘进，无需被动等待采用迂回导坑法挖导洞处理TBM掌子面前方的断层破碎带，防止隧洞坍塌，能大幅节约工期。

技术研发人员：汪海洋,应宗权,林美鸿
受保护的技术使用者：中交四航工程研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27